Isoleringskvalitetsindikatorer — motstånd, absorptionskoefficient, polarisationsindex och andra

Dielektrisk isolering är en obligatorisk isolerande del av varje kabel, som inte bara separerar de ledande ledningarna från varandra, isolerar dem fysiskt utan också skyddar ledningarna från de skadliga effekterna av olika miljöfaktorer. En kabel kan ha en eller flera sådana mantel.

Tillståndet för dessa projektiler är ett av de definierande kriterierna när det gäller säkerhet för både personal och utrustnings funktion. Om den dielektriska isoleringen av ledningarna av någon anledning går sönder, kommer det att orsaka en olycka, elektriska stötar för människor eller till och med en brand. Och det finns många möjliga orsaker till en kränkning av kvaliteten på isoleringen:

• mekanisk skada under installation, reparation eller grävningsarbete;

• isoleringsskador från fukt eller temperatur;

• skrupellös elektrisk anslutning av ledningar;

• systematiskt överskridande av de tillåtna strömparametrarna för kabeln;

• äntligen det naturliga åldrandet av isolering...

Det är viktigt att regelbundet övervaka indikatorerna för kvaliteten på isoleringen.

Hur som helst, det fullständiga utbytet av ledningarna är alltid mycket materiellt dyrt och tar lång tid att agera, för att inte tala om förluster och förluster som företaget ådragit sig från strömavbrott och från oplanerade stillestånd av utrustningen. När det gäller sjukhus och vissa strategiskt viktiga anläggningar, för dem, är avbrott i det vanliga strömförsörjningssystemet i allmänhet oacceptabelt.

Det är därför det är mycket viktigare att förebygga problemet, att förhindra försämring av isoleringen, att kontrollera dess kvalitet i tid och vid behov - att omedelbart reparera, byta ut och undvika olyckor och deras konsekvenser. För detta ändamål utförs mätningar av isoleringskvalitetsindikatorer - fyra parametrar, som var och en kommer att beskrivas nedan.

Även om det isolerande ämnet faktiskt är det dielektrisk, och bör inte leda elektrisk ström, som en idealisk platt kondensator, men i en liten mängd finns det gratis laddningar i den. Och även en liten förskjutning av dipolerna orsakar också dålig elektrisk ledningsförmåga (läckström) hos isoleringen.

Dessutom, på grund av närvaron av fukt eller smuts, uppträder också elektrisk ledningsförmåga på ytan i isoleringen. Och ackumuleringen av energi i tjockleken av dielektrikumet från verkan av likström är helt isolerad som en slags liten kondensator, som verkar laddas genom något motstånd.

I princip kan isoleringen av en kabel (eller lindningen av en elektrisk maskin) representeras som en krets som består av tre parallellkopplade kretsar: kapacitansen C, som representerar den geometriska kapacitansen och orsakar polariseringen av isoleringen genom hela volymen , kapacitansen hos ledningarna och hela volymen av ett dielektrikum med ett seriekopplat absorptionsmotstånd, som om kondensatorn laddades genom ett motstånd. Slutligen finns det ett läckmotstånd genom hela isoleringens volym, vilket orsakar en läckström genom dielektrikumet.

Parametrar som kännetecknar kvaliteten på elektrisk isolering

För att säkerställa att elektrisk isolering inte orsakar överträdelser av driftsätten för elektrisk utrustning och säkerheten för dess drift, är det nödvändigt att säkerställa dess höga kvalitet, bestämt av graden av elektrisk ledningsförmåga (ju lägre elektrisk ledningsförmåga, desto högre är kvaliteten).

När isoleringen slås på under spänning passerar elektriska strömmar genom den på grund av strukturens inhomogenitet och närvaron av ledande inneslutningar, vars storlek bestäms av isoleringens aktiva och kapacitiva resistans. Kapaciteten hos isoleringen beror på dess geometriska dimensioner.Inom en kort tidsperiod efter påslagning laddas denna kapacitet, åtföljd av att en elektrisk ström passerar.

I stort sett flyter tre typer av ström genom isolering: polarisering, absorption och kontinuerlig ström. Polarisationsströmmarna som orsakas av förskjutningen av tillhörande laddningar i isoleringen tills jämviktstillståndet är etablerat (snabb polarisation) är så kortlivade att de vanligtvis inte går att upptäcka.

Detta leder till det faktum att passagen av sådana strömmar inte är förknippad med energiförluster, därför, i den ekvivalenta kretsen av isolationsmotståndet, representeras grenen som tar hänsyn till passagen av polarisationsströmmar av ren kapacitet, utan aktivt motstånd.

Sänkströmmen på grund av fördröjda polarisationsprocesser är relaterad till energiförluster i dielektrikumet (till exempel för att övervinna molekylernas resistans när dipolerna är vända mot fältets riktning); därför inkluderar motsvarande gren av det ekvivalenta motståndet också ett aktivt motstånd.

Slutligen leder närvaron av ledande inneslutningar i isoleringen (i form av gasbubblor, fukt etc.) till uppkomsten av genomgående kanaler.

Isoleringens elektriska ledningsförmåga (motstånd) är annorlunda när den utsätts för lik- och växelspänning, eftersom med växelspänning passerar absorptionsströmmar genom isoleringen under hela tiden för exponering för spänning.

När den utsätts för konstant spänning kännetecknas isoleringens kvalitet av två parametrar: aktivt motstånd och kapacitet, indirekt kännetecknad av förhållandet R60 / R15.

När en växelspänning appliceras på isoleringen är det omöjligt att separera läckströmmen i dess komponenter (genom ledningsström och absorptionsström), därför bedöms kvaliteten på isoleringen av mängden energiförlust i den (dielektriska förluster) .

Den kvantitativa egenskapen för förluster är dielektrisk förlusttangens, det vill säga tangenten för vinkeln komplementär till vinkeln mellan strömmen och spänningen i isoleringen upp till 90 °.I fallet med idealisk isolering kan den representeras som en kondensator där strömvektorn är 90 ° före spänningsvektorn. Ju mer effekt som försvinner i isoleringen, desto högre är den dielektriska förlusttangenten och desto sämre är kvaliteten på isoleringen.

För att upprätthålla nivån på elektrisk isolering som uppfyller säkerhetskraven och driftsättet för elektriska installationer, tillhandahåller PUE reglering av nätverkens isolationsresistans. Periodiska isoleringstester är standardiserade för konsumenter av elektrisk energi.

Isolationsresistansen mellan varje ledare och jord, samt mellan alla ledare i området mellan två intilliggande säkringar i ett distributionsnät med en spänning på upp till 1000 V, måste vara minst 0,5 MΩ. För mätning och provning av isolationsresistansen i elektriska installationer upp till 1000 V oftast megometrar används.

Isolationsmotstånd Riso

Mätprincipen är följande. När en konstant spänning appliceras på kondensatorns plattor uppträder först en laddningsströmpuls, vars värde vid det första ögonblicket endast beror på kretsens motstånd, och först då är absorptionskapaciteten (polarisationskapaciteten) laddat, medan strömmen minskar exponentiellt och här kan man experimentellt hitta tidskonstanten RC. Således, med hjälp av en isolationsparametrar mätare, mäts isolationsresistansen Riso.

Mätningarna utförs vid en temperatur som inte är lägre än + 5 ° C, eftersom vid en lägre temperatur påverkas av kylande och frysande fukt reflekteras och bilden blir långt ifrån objektivitet.Efter avlägsnande av testspänningen börjar laddningen på "isolationskondensatorn" att minska när dielektrisk absorption av laddning sker.

DAR-absorptionshastighet

Graden av aktuell fukthalt i isoleringen återspeglas numeriskt i absorptionskoefficienten, eftersom ju mer isoleringen väts, desto mer intensiv är den dielektriska absorptionen av laddningen inuti den. Baserat på värdet på absorptionskoefficienten fattas beslut om behovet av att torka isoleringen av transformatorer, motorer etc.

Beräkna förhållandet mellan isolationsresistanserna efter 60 sekunder och 15 sekunder efter att resistansmätningarna har börjat – detta är absorptionskoefficienten.

Ju mer fukt i isoleringen, desto större läckström, desto lägre DAR (dielektrisk absorptionskoefficient = R60 / R15). I våt isolering finns det fler föroreningar (föroreningarna finns i fukt), motståndet på grund av föroreningar minskar, förlusterna ökar, den termiska genombrottsspänningen minskar och den termiska åldringen av isoleringen påskyndas. Om absorptionskoefficienten är mindre än 1,3 är det nödvändigt att torka isoleringen.

Polarisationsindex PI

Nästa viktiga indikator på isoleringskvaliteten är polarisationsindex. Det återspeglar rörligheten hos laddade partiklar inuti ett dielektrikum under påverkan av ett elektriskt fält. Ju nyare, mer intakt och bättre isolering, desto mindre laddade partiklar rör sig inuti den, som i ett dielektrikum. Ju högre polarisationsindex, desto äldre är isoleringen.

För att hitta denna parameter beräknas förhållandet mellan isolationsresistansvärdena efter 10 minuter och 1 minut efter starten av testerna. Denna koefficient (polarisationsindex = R600 / R60) visar praktiskt taget isoleringens restresurs som ett högkvalitativt dielektrikum som fortfarande kan utföra sin funktion. Polarisationsindex PI får inte vara mindre än 2.

Dielektrisk urladdningskoefficient DD

Slutligen finns det koefficienten för dielektrisk urladdning. Denna parameter hjälper till att identifiera ett defekt, skadat lager bland lager av flerskiktsisolering. DD (Dielektrisk urladdning) mäts enligt följande.

Först laddas isoleringen för att mäta dess kapacitet, efter avslutad laddning förblir en läckström genom dielektrikumet. Nu är isoleringen kortsluten och en minut efter kortslutningen mäts den kvarvarande dielektriska urladdningsströmmen i nanoampere. Denna ström i nanoampere delas med spänningen som ska mätas och isoleringskapacitansen. DD måste vara mindre än 2.